| 研究概要 |
まず，ナノレーザ加工のための加工条件の最適化のために，取り扱いが容易なZnO薄膜を対象に加工実験を行った。PLD法を用いて試料となるZnO薄膜をc-カットサファイア基板上に作製した。次に，これを加工するため， ZnO薄膜上に市販の直径1μmのシリカ微小球を分散させた溶液をスピンコート法により薄膜上に塗布した。このシリカ微小球を通して，ArFレーザ光を 290 mJ/cm2のエネルギーフルエンスで照射し，ビーズの配列に対応して周期1 μmの加工パターンを確認することができ，ZnO薄膜をシリカビーズのマイクロレンズ効果で加工できることを確認した。また，AFMにより計測した加工痕の寸法は，加工穴の直径約500 nm, 加工深さ40 nmであった。
次に，炭素蒸発熱CVD法を用いてZnOナノシートの作製を行い，光励起により発光特性を調べレーザ発振することを確認した。その発振の閾値は、およそ150 kW/cm2と見積もられた。薄膜の加工の場合と同様に，ナノシート上にビーズを配置して加工しようとしたが，薄膜の傾斜や表面に存在する凹凸の影響によりナノシート表面にビーズを配列することが困難であった。そこでビーズを配列した上にナノシートを設置する方法に変更し，直径1 μmのSiO2ビーズを用いて照射フルエンスを400mJ/cm2の時にZnOナノシートを加工することに成功した。しかし，加工したナノシートを光励起してもレーザ発振を確認できなかった。
これに対して，ナノシートの周囲をランダム形状に加工しても同様にランダム発振レーザ動作を実現できるのではないかとの着想を得て，さまざまな外周形状を持つZnOナノシートを光励起したところ，形状の複雑化に伴って，発振スペクトルがランダム化する傾向が確認され，当初の目的通りZnOナノシートを用いたランダムレーザーチップ実現の基礎を確立できた。
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